半自动平压模切机设计说明书

半自动平压模切机设计说明书一、 设计目的通过本课课程设计计将学过过的基础础理论知知识进行行综合应应用，着着手设计计“半自动动平压模模切机””通过过对机构构的选型型、设计计；对机机械传动动方案、、机械运运动方案案的选择择和评价价而培养养结构设设计，计计算能力力熟悉悉一般的的机械装装置设计计过程二、 工作原理理及工艺艺动作过过程半自动平平压模切切机是印印刷，包包装行业业压制纸纸盒、纸纸箱制品品的专用用设备它可以以对各种种规格的的纸板、、厚度在在4mmm一下的的瓦楞纸纸板，以以及各种种高级精精细的印印刷品进进行压痕痕、切线线、压凹凹凸经经过压痕痕、切线线的纸板板，用手手工或机机械沿切切线除去去掉边料料后，沿沿压出的的压痕可可折叠成成各种纸纸盒、纸纸箱，或或制成凹凹凸的商商标它的工艺艺动作主主要有两两个：一一是将纸纸板走纸纸到位，，二是进进行冲压压模切其具体体工作动动作顺序序如下：：半自动平平压模切切机工艺艺动作顺顺序纸盒余料松开走纸输出走纸模切冲压输入走纸夹紧纸板印刷纸板三、 运动循环环图（一） 机构运动动要求从机器的的工艺动动作可以以看出，，可以把把整个机机构运动动的运动动分成两两个部分分，一是是辅助运运动，它它可以用用于完成成纸板的的夹紧，，走纸，，松开等等动作。

对实现现该运动动的传动动机构要要求做间间歇运动动；二是是主运动动，完成成对纸板板的压切切动作，，要求装装有模板板的滑块块做直线线往复运运动其其特点是是行程短短，受载载大本本机构要要求行程程是500毫米，，最大载载荷是，，工作速速度是每每小时压压制30000张张另外外，主运运动和辅辅运动要要相互协协调二） 运动示意意图走纸机构由上述机机构运动动要求，，绘制如如下运动动示意草草图：夹紧装置夹紧装置模切机构主轴 （三） 各部件件运动分分析1、 主轴的选选择和转转角运算算为了计算算和设计计方便，，选择变变速箱的的输出轴轴为运动动分析主主轴，如如上图所所示由由原始数数据和设设计要求求知，平平面六杆杆机构的的行程速速比系数数K=11.3，，则极位位夹角°°并知该该运动周周期分为为两部分分，以1156..5°（1556.55°=1880°-233.5°°）为界分分为0°----1566.5°°和1566.5°°--3360°°两个过过程2、模切切机构的的分析当主轴转转角为00°----1566.5°°，下模模从行程程最低点点开始，，在平面面六杆机机构的带带动下向向上移动动至预定定模切位位置，进进行冲压压模切；；当主轴轴转角为为1566.5°°--3360°°，下模模完成模模切动作作，快速速急回运运动至行行程最低低点即下下一周期期起点。

3、走纸纸机构的的分析当主轴转转角为00°----1566.5°°，特殊殊齿轮组组（用于于完成间间歇运动动）没有有啮合运运动，链链轮链条条处于静静止状态态；当主主轴转角角为1556.55°--3360°°，特殊殊齿轮组组轮齿参参与啮合合，带动动链轮链链条运动动，进行行走纸运运动4、夹紧紧装置的的分析当主轴转转角为00°----1566.5°°，带动动夹子的的凸轮走走过推程程，远休休止和回回程使刚刚性弹簧簧夹完成成夹纸动动作；当当主轴转转角为1156..5°--3360°°，凸轮轮处于近近休止状状态使刚刚性弹簧簧夹处于于夹紧状状态四） 综上所所述运动动循环图图如下：：主轴转角角0° 1156..5°(图示位位置) 3660°走纸机构构停止运动夹紧装置置送料夹紧紧输入走纸纸模切机构构滑块上升升（模切切）滑块下降降（回程程）四、 送料、模模切机构构的选型型 （一） 送料机机构的选选型1、可选选机构机构供选机构构类型 纸板的的输送双列链轮轮传动皮带轮传传动 纸板的的停歇机机构凸轮机构构特殊齿轮轮组 纸板的的固定刚性弹簧簧夹普通夹子子 2、选选型原因因：(1)对对于纸板板的输送送构件，，选用双双列链轮轮传动：：a、相对对皮带传传动而言言，双列列链轮传传动精度度较高，，有利于于纸板的的精确走走纸定位位；b、适合合于本机机构的远远距离传传递；c、本机机构在长长时间传传输、模模切时摩摩擦大，，易发热热，而双双列链轮轮传动机机构适合合于长时时间在此此恶劣环环境下工工作。

另外，使使用皮带带轮传动动其易打打滑，易易变形，，传输精精度低，，传递效效率低2)对对于纸板板的停歇歇，选用用特殊齿齿轮组：： a、相相对凸轮轮机构相相比而言言，特殊殊齿轮组组制造容容易，工工作可靠靠b、特殊殊齿轮组组在设计计时，易易实现从从动件的的运动时时间和静静止时间间的比例例在较大大范围内内调节，，适用范范围广c、特殊殊齿轮组组在工作作时由于于面接触触且是间间歇运转转，因此此不易磨磨损，使使用寿命命长另外凸轮轮机构制制造加工工困难，，易磨损损3)对对于纸板板的固定定，选用用刚性弹弹簧夹：：a、在走走纸时，，相对普普通夹子子而言，，由于刚刚性弹簧簧力的作作用，可可以自动动的将纸纸板夹紧紧，并准准确平稳稳的走纸纸；b、在夹夹紧和松松开纸板板时，运运用凸轮轮机构和和刚性弹弹簧的配配合使用用，能准准确、方方便、自自动的实实现纸板板的夹紧紧和松开开动作另外，使使用普通通夹子较较难实现现纸板的的自动夹夹紧和松松开的工工艺动作作以及平平稳走纸纸的目的的3、最终终选型：：纸板的的输送选选用双列列链轮传传动；纸纸板的停停歇殊齿齿轮组选选用特；；纸板的的固选用用刚性弹弹簧夹二） 模切冲冲压机构构的选型型 1、可可选机构构机构供选机构构急回机构构直动推杆杆凸轮机机构平面六杆杆曲柄滑滑块机构构2、选型型原因：：a、相对对凸轮机机构而言言，连杆杆机构的的运动副副一般均均为低副副，其运运动副元元素为面面接触，，压力较较小，润润滑好，，磨损小小，则承承载能力力较大，，有利于于实现增增力效果果。

b、连杆杆机构的的设计、、加工制制造容易易，经济济性好，，且低副副一般为为几何封封闭，工工作的可可靠性好好c、在满满足运动动要求的的条件下下，连杆杆机构可可以灵活活改变各各杆件的的相对长长度来调调节运动动规律，，适用性性强另外，凸凸轮机构构增力效效果差，，设计加加工制造造困难，，适用性性差3、 最终选型型：平面面六杆曲曲柄滑块块机构五、 机械运动动方案的的评定和和选择由上述运运动循环环图及题题设要求求可知，，“半自动动平压模模切机””主要分分为三大大部分：：动力传传动机构构；走纸纸机构；；冲压模模切机构构其中中动力传传动机构构又分为为动力传传递机构构和变速速转向机机构走走纸机构构分为：：纸板的的输送机机构，纸纸板的停停歇机构构和纸板板的固定定机构冲压模模切机构构为急回回机构 备选机构构列表：： 机构供选机构构类型 纸板的的输送双列链轮轮传动皮带轮传传动 纸板的的停歇机机构凸轮机构构特殊齿轮轮组 纸板的的固定刚性弹簧簧夹普通夹子子急回机构构直动推杆杆凸轮机机构平面六杆杆曲柄滑滑块机构构动力传递递机构联轴器V形带变速转向向机构圆柱齿轮轮传动机机构单级蜗杆杆传动机机构锥--圆圆柱齿轮轮传动机机构由上述备备选机构构可得332种备备选机械械运动方方案，从从中选出出3种典典型可行行方案如如下：方案A：：双列链链轮传动动-----特殊殊齿轮组组-----刚性性弹簧夹夹-----平面面六杆曲曲柄滑块块机构------V形带带-----圆柱柱齿轮传传动机构构方案B：：双列链链轮传动动-----凸轮轮机构------刚性弹弹簧夹------直动推推杆凸轮轮机构------联轴器器-----锥---圆柱柱齿轮传传动机构构方案C：： 皮带带轮传动动-----凸轮轮机构------普通夹夹子-----直直动杆凸凸轮机构构-----联轴轴器-----单单级蜗杆杆传动机机构典型可行行方案评评定方案A：：1、示意意图刚性弹簧夹2、分析析与评定定(1)机机械功能能的实现现质量由于V形形带和齿齿轮的组组合传动动，功率率损失小小，机械械效率高高，可靠靠性高；；平面六六杆曲柄柄滑块机机构能够够承受很很大的生生产阻力力，增力力效果好好，可以以平稳的的完成模模切任务务；使用用刚性弹弹簧夹自自动的实实现纸板板的夹紧紧与松开开动作，，并运用用特殊齿齿轮组完完成走纸纸的间歇歇运动和和准确的的定位，，以实现现与冲压压模切的的协调配配合。

2)机机械的运运动分析析在同一传传动机构构的带动动下，特特殊齿轮轮和双列列链轮机机构共同同完成走走纸的准准确定位位，运动动精度高高，并且且能和冲冲压模切切运动很很好的配配合完成成要求动动作工艺艺3)机机械动力力分析平面六杆杆曲柄滑滑块机构构有良好好的力学学性能，，在飞轮轮的调节节下，能能大大的的降低因因短时间间承受很很大生产产阻力而而带来的的冲击震震动；整整个机构构（特别别是六杆杆机构和和特殊齿齿轮组））具有很很好的耐耐磨性能能，可以以长时间间安全、、稳定的的工作4)机机械结构构合理性性该机构各各构件结结构简单单紧凑，，尺寸设设计简单单，机构构重量适适中5)机机械经济济性平面六杆杆曲柄滑滑块机构构设计，，加工制制造简单单，使用用寿命长长，维修修容易，，经济成成本低，，虽然特特殊齿轮轮组设计计加工难难度较大大，成本本偏高，，但与其其他等效效备选机机构相比比，其能能更好的的实现工工作要求求，以带带来更大大的经济济效益方案B：：1、 示意图 2、分分析与评评定(1)机机械功能能的实现现质量相较于方方案A的的V形带带，联轴轴器的传传递效率率虽然高高，但是是减速效效果差；；采用直直动推杆杆凸轮机机构难承承受很大大的生产产阻力，，不能很很好的完完成冲压压模切功功能；运运用凸轮轮机构带带动走纸纸机构间间歇运动动，由于于长时间间工作而而磨损变变形，会会造成走走纸机构构无法准准确定位位。

虽然然能实现现总体功功能要求求，但实实现的质质量较差差2)机机械运动动分析凸轮的长长期间歇歇运动导导致微小小误差积积累，从从而引起起走纸定定位的准准确性下下降，最最终引起起各执行行机构间间的配合合运动失失调3)机机械动力力分析直动推杆杆凸轮机机构难以以承受很很大的生生产阻力力，不便便长期在在重载条条件下工工作，不不能很好好的满足足冲压模模切的力力学要求求；该方方案中的的凸轮机机构（包包括机构构中的两两个凸轮轮机构））耐磨性性差4)机机械结构构合理性性该机构结结构简单单紧凑，，但由于于凸轮机机构的使使用，造造成整体体机构的的尺寸很很重量都都较大5)机机械经济济性由于凸轮轮机构和和锥圆柱柱齿轮的的设计、、加工制制造较难难，用料料较大，，维修不不易，故故而生产产和维修修经济成成本均较较高方案C：：1、示意意图普通夹子 2、分分析与评评定(1) 机械功能能的实现现质量相对于方方案B，，皮带传传送很难难实现走走纸的准准确定位位；普通通夹子不不便于纸纸板的自自动化夹夹紧和松松开，需需要相应应辅助手手段较多多；采用用蜗杆减减速器，，结构紧紧凑，环环境适应应好，但但传动效效率低，，不适宜宜于连续续长期工工作。

总总体上机机械功能能的实现现质量很很差2) 机械运动动分析皮带传送送易磨损损、打滑滑，走纸纸运动的的精度低低，又因因很难实实现准确确定位与与冲压模模切的协协调性差差3) 机械动力力分析直动推杆杆凸轮机机构难以以承受很很大的生生产阻力力，不便便长期在在重载条条件下工工作，不不能很好好的满足足冲压模模切的力力学要求求；该方方案中的的凸轮机机构（包包括机构构中的两两个凸轮轮机构））和平带带耐磨性性差4) 机械机构构合理性性该机构结结构简单单紧凑，，但由于于凸轮机机构的使使用，造造成整体体机构的的尺寸很很重量都都较大5) 机械机构构经济性性由于普通通夹子的的使用，，降低了了生产成成本，但但由于其其易磨损损，维修修成本大大，又由由于凸轮轮机构和和蜗杆机机构的存存在，经经济成本本还是很很大综上所述述，从机机械功能能的实现现质量、、机械运运动分析析、机械械动力分分析、机机械结构构合理性性、机械械经济性性等各方方面综合合考虑，，方案AA各方面面性能均均优，故故选择其其为最优优方案六、 电动机的的选型1、类型型和结构构形式：：三相异异步笼型型交流电电动机，，封闭式式，3880V，，Y型；；2、功率率：=5.8897 kw（----功率、、----生产阻阻力、ss----有效模模切行程程、t’’----周期、、k----行程程速比系系数）（分别为为皮带，，轴承和和齿轮的的效率）） 故 kww 3、转速速： ( =88~400 分分别为皮皮带和减减速器的的传动比比) 则则 4、电动动机方案案选型方案型号（kw））转速 r/mmin重量N参考价格格（元））传动比同步满载总传动比比V带减速器1Y1600M1--1113000029300117001350058.662.820.9932Y1600M-44111500014600123001800029.222.511.6683Y1600L-661110000970147001600019.4429.7综上所述述4点，，最终选选型为：：型号（kw））满载时起动电流流额定电电流起动转矩矩额定转转矩最大转矩矩额定转转矩转速 rr/miin电流（3800V）效率%功率因数数Y1600M1--1112930020.8887.220.8887.02.02.2安装尺寸寸：型号安装尺寸寸(mmm)外形尺寸寸(mmm)ABCDEFGHKABACADHDLY1600M1--125421010842110123716015330335265385605七、 机械传动动设计（一） 传动比比的分配配1、 总传动比比： 2、 分配传动动比： （分别别为皮带带和减速速器传动比）），为使使V型带带传动外外廓尺寸寸不至过过大，初初步取，， 则同理，按按展开式式考虑润润滑条件件，为使使两级大大齿轮直直径相近近，由展展开式曲曲线，查查得 ==5.770，则则 （二） 齿轮组组的设计计根据（一一）中传传动比的的分配设设计以及及整体尺尺寸综合合考虑，，查圆柱柱齿轮标标准模数数系列表表（GBB/T 13557—19887）得得： （1））、m11=2 a11=1113mmm z1==20 zz2=zz1·i3==2055.700=1114 （2））、m22=3 a22=1339.55mm z11=200 zz2=zz1·i4==2033.677=733 （3））、m33=0..5 a3==27..5mmm zz1=660 z2==z1··I’==60==50 （4））、m44=6 a44=1880mmm z=330 由==0.4435得得z’=133 （三） 链轮、、链条的的设计依据上述述整体尺尺寸，初初步设计计链轮直直径为3300mmm，查查短节距距传动用用精密滚滚子链的的基本参参数与主主要尺寸寸（GBB/T 12443---19997）得得：齿数z==25 ，其直直径为dd=3003.9989mmm 则链条的的节数 即链条条为：24A--1-778 GGB/TT 12243--19997（s为链链轮中心心距s==10000mmm p为节节距p==38..1mmm）（四）轴轴承和键键的设计计根据上述述齿轮模模数m和和齿数zz，求得得相应直直径d==mz，，以及轴轴的转速速（见第第九章第第一节：：轴的参参数）等等查深沟沟球轴承承（GBB/T 2766--119944）得下下表：轴代号轴承尺寸寸/mmm基本额定定载荷//kN极限转速速(r··)代号安装尺寸寸/mmmdDB脂油I轴1535115.67.6553.7221800002200006202220320.6II轴4585191.131.5520.5570000900006209952781III轴轴5090201.135.0023.2267000850006210057831IV轴35800211.533.4419.2280000950006307744711.5V轴65120231.557.2240.00500006300062133741111.5VI轴1535115.67.6553.7221800002200006202220320.6同上述，，查普通通平键（（GB//T 110966--119900）得轴代号键的公称称尺寸键槽尺寸寸b(h99)h(h111)L(h114)t公称公差公称公差I轴5510~5563.0+0.112.3+0.11II轴14930~11605.5+0.223.8+0.22III轴轴161045~11806.0+0.224.3+0.22IV轴10822~11105.0+0.223.3+0.22V轴201256~22207.5+0.224.9+0.22VI轴6614~7703.502.80（五） V形带带的设计计由上图得得：皮带的长长度 ll=α··+2aa·sinnα+（π-α）其中coosα=故皮带AA： a=8800mmm 则αα=1..40005 l==25117.7785mmm 查普通通V带的的基准（GB//T 1115444---19997）得得此皮带型型号为：：A 225000 GBB/T 115544--19997皮带B：： a=2295..68mmm 则αα=1..5188 l=111111.3115mmm 查查表得此皮带型型号为：：A 111200 GBB/T 115544--19997皮带C：： a=110166.077mm 则则α=1..55449 l==25551.5505mmm 查表得得此皮带型型号为：：A 225000 GBB/T 115544--19997（六） 刚性弹弹簧夹及及其配合合凸轮的的设计刚性弹簧簧夹及其其配合凸凸轮的尺尺寸如上上，按设设计要求求配合凸凸轮只需需完成在在规定时时间内将将夹子顶顶开和松松弛两个个动作，，故采用用匀速运运动规律律即可满满足运动动要求。

虽然受受刚性冲冲击，但但是作用用力很小小，运动动要求简简单，所所以可以以满足设设计要求求故可可得，推推杆的位位移曲线线图如下下：其中 （为模块块上升时时间，tt为周期期）凸轮角速速度为 ,转速速：（七） 平面六六杆滑块块机构设设计βθAB=bb-a,,BC==e，CCD=cc，ADD=d，，CG==f，AAC=aa+b由设计要要求可得得极位夹夹角θ=H=550mmm在∆ABBC和∆∆BCDD中，由由余弦定定理得：：同理，在在∆BDFF和∆CDGG中分别别可得：：cos coss 则 在∆ABBC中，，得β=900°-- 故dd=另外杆aa为曲柄柄的条件件为：（1） 在a、bb、c、、d四杆杆中，aa为最小小，c为为最大；；（2） a+c≤≤b+dd 根据据以上分分析，可可取 ll=5000mmm cc=4000mmm ff=3000mmm 带带入以上上公式可可得=4800 考考虑a为为曲柄的的条件，，可得各各杆长 a==15mmm b==36..2mmm cc=4000mmm dd=3887.99mm f==3000mm l==5000mm八、 机构运动动简图4321VVIIVIIIIII附：特殊殊齿轮组组（4））的简图图九、 传动和执执行机构构运动尺尺寸计算算（一） 轴的参参数（1） 各轴转速速I．II. III.. r//minn（2）各各轴输入入功率 输出功功率：（2） 各轴输入入转矩：： 输出转矩矩：由上述各各项得：：轴名功率 PP（kww）转矩 TT（）转速nr/miin传动比i效率η输入输出输入输出电动机轴轴6.933822.661293002.80.966I轴6.6666.53360.77959.55710466.4335.7000.955II轴6.3336.200329..36322..77183..583.6770.955III轴轴6.0225.90011499.04411266.06650.002（二） 凸轮运运动曲线线图（三） 平面六杆杆曲柄滑滑块机构构运动曲曲线图通过SooliddWorrks中中COSSMOSSMottionn三维实实体仿真真模拟获获得各机机构杆件件运动草草图如下下：（1） 各杆件件角速度度图杆件b杆件f杆件c（2） 各杆件件角加速速度图杆件b杆件f杆件c（3） 各杆件件质心速速度图杆件a杆件b杆件f杆件c（4） 滑块运运动曲线线图滑块质心心位置滑块质心心速度滑块质心心加速度度十、 飞轮设计计根据平面面六杆机机构的运运动曲线线图，可可知：在0.112秒时时，等效效构件（（零件22-1））有最大大角速度度，由图图得v==-0..1277m/ss,=00.18897rrad//s,==0.220588radd/s,,=-00.34437rrad//s,==-0..02669m//s,==-0..0511m/ss,=--0.0024mm/s,,=-00.0888m//s.在0.666s时时，等效效构件的的角速度度可近似似为=550r//minn=5..2333radd/s,, 由图图v=--0.0094mm/s,,=1..07772raad/ss,=--0.112211radd/s,,=-00.22224rrad//s，=0.001688m/ss,=00.0331m//s,==0.001655m/ss,=00.05598mm/s..在1.005秒时时，等效效构件有有最小角角速度，，由图得得v=00m/ss,=--2.440955radd/s,,=-00.01174rrad//s,==-0..04770raad/ss,=0.0028229m//s,==0.0029mm/s,,=0..0111m/ss,=00.00001559m//s.选杆件材材料为优优质碳素素结构钢钢，其密密度ρ=7..85kkg/,,又取杆杆件的截截面直径径d=550mmm,且转转动惯量量=m再根据运运动方程程式=可得::=0.0056779kgg·，=0..32883raad/ss,=55.93351rrad//s.∆==00.99970 J ==3..295585rrad//s≥∆/(([δ])=00.5885677 kgg·，( [δ]=),,取=00.5885677kg··由=4gg，取DD=0..3m，，则=2260..29778N，，又由==πDHbbγ，可取取H=bb=0..03mm，则γγ=7667566.833N/..飞轮尺寸寸如下图图：参考文献献1 孔凌嘉，，张春林林主编..机械基基础综合合课程设设计.北北京：北北京理工工大学出出版社，，200042 周元康，，林昌华华，张海海兵编著著.机械械设计课课程设计计.重庆庆：重庆庆大学出出版社，，200013 孙桓，陈陈作模，，葛文杰杰主编..机械原原理.北北京：高高等教育育出版社社，200074 曹惟庆等等著.连连杆机构构的分析析与综合合.北京京：科学学出版社社，200025 SollidWWorkks三维维实体模模拟软件件，20006目录一 工作作目的……………………………………………………………………………………………二 工作作原理及及工艺动动作过程程…………………………………………………………………三 运动动循环图图………………………………………………………………………………………四 送料料、模切切机构的的选型………………………………………………………………………（一） 送料机构构的选型型………………………………………………………………（二） 模切冲压压机构的的选型…………………………………………………………五 机械械运动方方案的评评定和选选择………………………………………………………………六 电动动机的选选型……………………………………………………………………………………七 机械械传动设设计……………………………………………………………………………………（一） 传动比的的分配……………………………………………………………………（二） 齿轮组的的设计……………………………………………………………………（三） 链轮和链链条的设设计……………………………………………………………（四） 轴承和键键的设计计………………………………………………………………（五） V形带的的设计……………………………………………………………………（六） 刚性夹子子和凸轮轮的设计计……………………………………………………（七） 平面六杆杆曲柄滑滑块机构构的设计计…………………………………………八 机构构运动简简图……………………………………………………………………………………九 传动动和执行行机构的的运动尺尺寸计算算………………………………………………………（一） 轴的运动动参数……………………………………………………………………（二） 凸轮的运运动曲线线图……………………………………………………………（三） 平面六杆杆曲柄滑滑块机构构的运动动曲线图图………………………………十 飞轮轮的设计计………………………………………………………………………………………。